蜗轮蜗杆减速器设计说明书(共24页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录一、电动机的选择3二、传动比分配4三、计算传动装置的运动和动力参数4四、传动零件的设计计算4五、轴的设计计算6六、蜗杆轴的设计计算17七、键联接的选择及校核计算18八、减速器箱体结构尺寸确定19九、润滑油选择:21十、滚动轴承的选择及计算21十一、联轴器的选择22十二、设计小结22减速器种类:蜗杆链条减速器减速器在室内工作,单向运转工作时有轻微震动,两班制。要求使用期限十年,大修期三年,速度误差允许5%,小批量生产。设计计算及说明结果一 .电动机的选择1、 电动机类型选择按工作要求和工作条件,选用一般用途的卧式封闭型(112M-4)系列三相异步电动机。2、 电动机
2、容量(1)工作机所需功率2x102=2.4kw(2)电动机的输出功率传动装置的总效率式中,1、2为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计表2-4查得:单头蜗杆;轴承75(三对);联轴器;滚筒 链传动则故2.4/0.6624=3.6233kw3、 电动机的转速(1)工作机滚筒主轴转速45.842.4kw0.66243.6233kwnw=45.84型号额定功率同步转速满载转速质量Y112M-44.015001440470有表中数据可知两个方案均可行,但方案1的总传动比较小,传动装置结构尺寸较小,并且节约能量。因此选择方案1,选定电动机的型号为Y112M-4,二传动比分配=
3、 = =114.55=35取=30所以=3.82三计算传动装置的运动和动力参数1)各轴传速 2) 各轴输入功率 3)各轴输入转矩T(N)Tn =9550 p/ niT1=95503.96/960=39.393 NmT2=95502.9106/32=868.63 NmT3=95502.824/32=842.79 NmT4=95502.63/8.38=2985.7995 Nm 将以上算得的运动及动力参数列表如下:轴号功率P/kw转矩T/()转速n/电动机轴42960轴3.9639.4960轴2.824868.6332轴2.9106842.7932工作轴2.6329854.79958.38四、传动零
4、件的设计计算 蜗轮蜗杆1、选择蜗杆的传动类型根据GB/T10085-1988的推荐,采用渐开式蜗杆(ZI)2、选择材料 考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆采用45钢;因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为4555HRC,蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造3、按齿面接触疲劳强度进行设计1).在蜗轮上的转矩,即T2 ,按Z=1,估取效率=0.75,则T2=确定作用在蜗轮上的转矩,即T2 ,按Z=1,估取效率=0.75,则T2=确定载荷系数K因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均系数KB=1,由书上(机械设计)表11-5,选取使用系数KA=1.15;由于转速不高
5、,冲不大,可取载荷KV=1.05。则 K=KAKBKV=1.1511.051.21 确定弹性影响系数ZE 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗轮相配,故ZE=160mpa1/2确定接触系数Zp 先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值d1/a=0.35,从图11-8得Zp=2.9确定许用接触应力H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜蜗轮,金属模铸造,蜗杆螺旋面齿面硬度45HRC,据表11-7查得蜗轮的基本许用应力H=268mpa应力循环次数 N=60132(10250280.15)=KHN=(107/)1/8=0.9825寿命系数 H= KHNH=0.9825268mpa=262.8mpa计算中心距 根据公
6、式:aKT2(ZE ZP /H)21/3 a1.21(1602.9/262.8)21/3=148.53 据实际数据验算,取中心距a=160 ,i=30,故从表11-2中取模数m=8 mm,分度圆直径d1=80mm,这时,d1/a=0.44、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 蜗杆轴向齿距pa=25.133 mm,直径系数q=10,齿顶圆直径da1=96 mm;齿根圆直径df1=60.8,分度圆导程角=;蜗杆轴向齿厚Sa=12.5664 mm 蜗轮Z2=31,变为系数 X2= -0.5验算传动比i=31,传动比误差为(31-30)/30=3.3%,是允许的蜗轮分度圆直径:d2=m Z2=831=24
7、8 mm蜗轮喉圆直径:da2= d2+ 2ha2=248+28(1-0.5)=256 mm蜗轮齿根圆直径:df2= d2- 2hf2=248-281.7=220.8 mm蜗轮咽喉母圆半径:rg2=a-1/2da2=160-(1/2)256=32 mm5、校核齿根弯曲疲劳强度f=(1.53KT/d1d2m)Yfa2YBf当量齿数 Zv2=Z2/cos3r=31/(cos5.71。)3=31.47根据X2= -0.5,Zv2=31.47,查得齿形系数Yfa2=3.34即,螺旋角系数YB=1-r/140。=1-5.71。/140。=0.9592许用弯曲应力f= fKFN从表11-8中查得由ZCuSn
8、10P1制造蜗轮基本许用弯曲应力f=56 mpa寿命系数KFN=(106/)1/9=0.762f=560.762=42.672 mpaf=(1.531.21/802488) 3.360.9592=32.6534 mpaf f,符合要求6、验算效率=(0.950.96) tan/tan(+)=5.71。;v=arctan fv;fv与相对滑速度Vs有关Vs=d1n1/601000 cos=80960/601000 cos5.71。=4.784 m/s从表11-8中用插值法查得fv=0.,v=1.285,代入式中得=0.770.75,大于原估计值,因式不用重算。7、精度等级公差和表面粗糙度确定考虑
9、到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从GB/T100891988圆柱蜗杆,蜗轮精度中选择8级精度,侧隙种类为f,标注为8f GB/T10089-1988,然后由有关手册查得要求公差项目以及表面粗糙度。 齿轮1、选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数选用直齿圆柱齿轮传动运输机为一般工作器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)材料选择,由表10-1选择小齿轮材料40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢,硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS初选齿数:小齿轮Z1=29,大齿轮Z2=3.7729=109.33=1102、按齿面接触强度设计d1t2.32(K
10、T/d)(1/) (ZE/H)21/3确定公式内的各计算数值 试选载荷系数Kt=1.3 计算小齿轮转矩,由先前算得T3=Nmm 由表10-7选齿宽系数d=1 由表10-6查得材料的弹性影响系数189.8 mpa1/2 由图10-21d 查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600 mpa;大齿轮接触疲劳强度极限Hlim2=550 mpa 计算应力循环次数N1=6032(10250160.15)=;N2=/3.77=3.056106 由图10-19取接触疲劳强度寿命系数KHN1=1.29; KHN1=1.06 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,H1= KHN1lim1/S
11、=1.29600 mpa=774 mpaH2= KHN2lim2/S=1.06550 mpa=583 mpa计算 计算小齿轮分度圆直径d1t,H中较小的值H2,d1t2.32(KT/d)(1/) (ZE/H)21/3=2.32(1.3/1)(3.771/3.77) (189.8/583)21/3=122.42 mm 计算圆周速度V。,V=d1tn1/601000=0.21m/s 计算齿宽 b=dd1t=1122.42=122.42mm 计算齿宽与齿高之比b/h 模数 mt= d1t/Z1=1.2122.42/29=5.064,mt=6,h=2.256=13.5,b/h=122.42/13.54
12、=9.068 计算载荷系数,根据V=0.21 m/s,7级精度,Kv=1.02,直齿轮KH=KF=1,由表10-2查得使用系数KA=1.25,由表10-4用插值法得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,KH=1.437。由b/h=9.068,KH=1.437,K=KA KvKHKH=1.251.0211.437=1.832 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径d1= d1t(K/ Kt)1/3= 122.42(1.832/ 1.3)1/3=137.25mm 计算模数m,m=1.2 d1/Z1=1.237.25/29=5.679,取m=63、按齿根弯曲强度设计由m(2KT1/dZ12)(YFa
13、YSa/F)1/3确定公式内的各计算数值 由图10-20c查得小齿轮弯曲疲劳强度极限FE1=500 mpa,大齿轮弯曲疲劳强度极限FE2=380 mpa。 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.98,KFN2=1.07 计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式F1= KFN1FE1/S=0.98500/1.4=350 mpa,F2= KFN2FE2S=1.07380/1.4=290.43 mpa 计算载荷系数K,K=KA KvKFKF=1.251.0211.352=1.724 查取齿形系数,由表10-5查得YFa1=2.53;YFa2=2.172; 查取应力校正系数由表
14、10-5查得YSa1=1.62;YSa2=1.798 计算大小齿数YFa1 YSa1/F1=2.531.62/350=0.01171,YFa2 YSa2/F2=2.1721.798/290.43=0.01345,大齿轮的数值大设计计算m1.2(21.724/1292)0.013451/3=4.31,m取5,小齿轮数Z1=d1/m=137.25/528,大齿轮齿数Z2=3.7728=105.56;不能有公约数,要求互质,取1074、几何尺寸计算计算分度圆直径 d1=Z1m=285=140 mmd2=Z2m=1075=535 mm计算中心距 a=(d1+d2)/2=337.5 mm计算齿轮宽度 b
15、=d d1=1140=140 mm取B2=140 mm,B1=145 mm=114.55=30 =3.82=8.38r/min=2.9106kw2.824kwT1=39.393NmT2=868.63 NmT3=842.79 NmT4=2985.7995 Nm蜗杆:45钢蜗轮:ZCuSn10P1T2=NmmKV=1.05。则 K=KAKBKV=1.1511.051.21ZE=160mpa1/2H=268mpaN=KHN=0.9825H= 262.8mpaa=160 ,i=30m=8 mm,d1=80mmd2=248 mmda2=256 mmdf2=220.8 mmrg2=32 mmZv2=31.
16、47Yfa2=3.34YB=0.9592f=56 mpaKFN=0.762f=42.672 mpaf=32.6534 mpa符合要求=5.71。;Vs=4.784 m/s小齿轮Cr(调质)硬度: 280HBS大齿轮: 45钢硬度: 240HBS小齿轮Z1=29,齿轮Z2=110T3=Nmmd=1Hlim1=600 mpaHlim2=550 mpaN1=N2=3.056106KHN1=1.29; KHN1=1.06H1=774 mpaH2=583 mpad1t122.42 mmV=0.21m/sb=122.42mmmt=6b/h=9.068Kv=1.02, KA=1.25KH=1.437K=1.
17、832d1=137.25mmm=6FE1=500 mpaFE2=380 mpaKFN1=0.98,FN2=1.07F1=350 mpaF2=290.43 mpaK=1.724大齿轮的数值大m=5Z2=107d1=140 mmd2=535 mma=337.5 mmb=140 mmB2=140 mm,B1=145 mm 五、轴的设计计算1轴径初算和联轴器选择根据公式 dC(P2/n2)1/3=112(2.911/32) 1/3=50.37这根是低速轴,所以选择HL型弹性柱销联轴器。根据公称转矩x1.7的工况系数接近2000,故选择HL5。考虑到安全因素,即选择轴孔直径为63 mm,轴长取140。根
18、据密封圈确定第二段轴径,根据第一段轴径63 mm,故取第二段轴径为65 mm。第三段轴上安装圆锥滚子轴承,由轴承标准件取得内径为 70 mm。第四段要求直径扩大610,又需要安装键槽,故再需乘上系数1.05,取直径为80 mm,满足条件。因为轴肩需比前一段轴径610,又需大于79,故取为90 mm 。理由同,取得70 mm。 确定各段轴长由上述“”得第一段轴长为140 mm因为实际安装时轴承需推进3 mm润滑间隙,所以轴肩宽度取为8 mm。(即上述的“”这段轴肩宽度)根据箱体壁厚以及箱体侧视图的宽度为116,以及蜗轮端面距离内壁距离为(116-72)/2=22。以及蜗轮轮毂长度为96。让整体布
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- 蜗轮 蜗杆 减速器 设计 说明书 24
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